【摘 要】
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随着分布式发电、新型柔性负荷以及分布式储能在配电网中的占比不断攀升,传统交流配电网在稳定性和经济性等方面都受到了一定的影响。同时,燃料电池、光伏和电动汽车等直流环节的大量接入增加了电力电子能量转换次数,降低了能源利用率。对此,基于柔性互联技术的交直流混合配电网凭借着更灵活的功率调节能力和更高的分布式电源消纳能力,为解决上述问题提供了思路。此外,分布式发电在满足日益增长的能源需求、利于能源安全和环境
【基金项目】
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中国博士后特别资助(站中)基金(2021T140174); 河北省自然科学青年基金(E2019202146);
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随着分布式发电、新型柔性负荷以及分布式储能在配电网中的占比不断攀升,传统交流配电网在稳定性和经济性等方面都受到了一定的影响。同时,燃料电池、光伏和电动汽车等直流环节的大量接入增加了电力电子能量转换次数,降低了能源利用率。对此,基于柔性互联技术的交直流混合配电网凭借着更灵活的功率调节能力和更高的分布式电源消纳能力,为解决上述问题提供了思路。此外,分布式发电在满足日益增长的能源需求、利于能源安全和环境保护的同时,光伏、风电等可再生能源的随机性和间歇性也给配电网运行优化控制带来了诸多的不确定因素。本文即在此背景下,围绕着考虑柔性互联和不确定性的交直流混合配电网优化控制开展了相关研究,具体工作如下:1)针对含有分布式电源和柔性互联设备的交直流混合配电网,对多种分布式设备、柔性互联设备及鲁棒优化算法进行建模。首先,对含分布式电源的交直流混合配电网基本结构进行介绍,并阐述了光伏发电系统、储能系统、电压源型变流器、柔性多状态开关的工作原理及数学模型;其次,针对配电网中分布式电源、负荷的不确定性问题,引入了鲁棒优化方法,并对两阶段鲁棒优化的求解方法进行详细介绍,为后续配电网优化运行奠定了理论基础。2)针对配电网运行的安全性和经济性,提出了一种考虑柔性互联的交直流混合配电网日前/实时多时间尺度优化运行方法。在日前优化阶段,该方法基于分布式电源和负荷的预测数据,以24小时配电网电压偏差和网络损耗最小为目标,对储能和变流器等设备进行优化;在实时快速控制阶段,该方法基于实时量测数据,在配电网出现电压越界时,对柔性互联设备进行快速控制,从而实现配电网的安全稳定运行。算例表明,该方法在保障系统供电能力方面效果显著。3)针对配电网中分布式电源和负荷的不确定性,本文建立了考虑不确定性的交直流混合配电网多目标鲁棒优化模型。首先,综合考虑网络损耗、电压偏差及储能套利,建立多目标确定性优化模型;在此基础上考虑不确定性,建立两阶段鲁棒优化模型;同时为了减弱鲁棒优化的保守性,引入“不确定度”参数,以根据实际情况对鲁棒优化的保守性进行调整。模型建立后,经过对偶变换,利用列与约束生成算法进行迭代求解。算例表明,该方法显著提高了系统的经济性和稳定性。
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